Certaines maladies héréditaires monogéniques sont caractérisées par une grande hétérogénéité génétique. Chez des individus présentant un phénotype clinique similaire, les mutations causales peuvent être retrouvées dans un des gènes parmi un sous-ensemble décrits comme impliqués dans la maladie. Cette hétérogénéité génétique limite considérablement les offres diagnostiques pour les patients, et une majorité reste sans diagnostic moléculaire. Nous avons développé une approche diagnostique alternative par séquençage à haut débit ciblé (ciblant spécifiquement les régions codantes des gènes d’intérêt par capture d’exons), au travers de trois pathologies génétiquement hétérogènes : le syndrome de Bardet-Biedl (19 gènes décrits), les leucodystrophies (50 gènes), et la déficience intellectuelle (>400 gènes). Au vu de son efficacité dans le syndrome de Bardet-Biedl et la déficience intellectuelle (80% et 25% de mutations détectées respectivement, soit des taux nettement supérieurs à ceux des méthodes précédentes), elle est depuis appliquée en routine diagnostique. Au-delà du diagnostic, cette approche permet de manière non biaisée de revoir la contribution de chacun des gènes dans la pathologie et donc d’identifier les gènes récurrents, et d’établir de nouvelles corrélations génotype/phénotype. / Some monogenic disorders are characterized by a vast genetic heterogeneity. In individuals with similar clinical phenotype, causative mutations can be found in one gene from a subset described as implicated in the disease. Such genetic heterogeneity limits considerably the diagnostic offer for the patients, and a majority is left without molecular diagnosis. We developed an alternative diagnostic approach by targeted high throughput sequencing (specific to the coding regions of genes of interest by a technique of exon capture) through three genetically heterogeneous disorders: Bardet-Biedl syndrome (19 genes reported), leukodystrophies (50 genes), and intellectual disability (>400 genes). In light of its efficiency, this approach has since been implemented in diagnostic routine for Bardet-Biedl syndrome and intellectual disability (80% and 25% of diagnostic yields respectively, significantly higher than those of previous methods). Beyond diagnosis, this approach allows unbiased means to assess the contribution of each gene in the disease and highlight recurrent genes, and establish new correlations genotype to phenotype, overall providing much insight in the genetics of a particular disease.

Moduler l’agrégation de protéines amyloïdes est thérapeutiquement pertinent (p. ex. la polyneuropathie amyloïde familiale traitée avec le Tafamidis). Cependant, pour de nombreuses amyloïdoses, il n’existe pas encore de modulateur d'agrégation efficace pour thérapie. Il a été récemment montré que combiner des composés qui modulent l’agrégation d’amyloïdes peut résulter en des effets synergiques. Une stratégie de criblage combinatoire, pour identifier des cocktails synergiques de composés, pourrait donc conduire à une percée thérapeutique pour de nombreuses amyloïdoses. Cependant, les technologies à haut débit existantes ne sont pas adaptées pour le criblage combinatoire.J’ai développé SynAggreg – une technologie in vitro à haut débit très sensible, précise, reproductible, peu coûteuse et flexible - qui permet d'identifier à la fois des inhibiteurs et des accélérateurs d'agrégation, de caractériser leur mécanisme d'action sur la cinétique d'agrégation et de les classer par leur efficacité. SynAggreg est également la première technologie adaptée au criblage combinatoire et pour l’étude d’effets synergiques de manière fiable. Enfin, cette nouvelle technologie peut être facilement adaptée à plusieurs amyloïdoses en remplaçant la partie amyloïde de la protéine de fusion par des techniques de biologie moléculaire. Ainsi, SynAggreg apparaît comme une boîte à outils pour la recherche fondamentale et appliquée et possède un fort potentiel de valorisation. / Modulating amyloid proteins aggregation is therapeutically relevant (e.g. the familial amyloid polyneuropathy treated with Tafamidis). However, for many amyloidoses, there is yet no efficient aggregation modulator for therapy. It was recently shown that combining compounds that modulate the aggregation of amyloids can result in synergistic effects. A combinatorial screening strategy to identify synergistic cocktails of compounds could thus lead to a therapeutic break through for many amyloidoses. However, existing high-throughput technologies are not adapted for combinatorial screening.I developed SynAggreg - a very sensitive, accurate, reproducible, cost effective, flexible and high-throughput in vitro technology - which allows identifying both aggregation inhibitors and accelerators, characterizing their mechanism of action on aggregation kinetics and ranking them by their efficiency. SynAggreg is also the first technology suitable for combinatorial screening and for studying reliably synergistic effects of combinations of compounds. Finally, this new technology can be easily adapted to several amyloidoses by replacing the amyloid part of the fusion protein with molecular biology techniques. Thus, SynAggreg appears as a toolbox for fundamental and applied research, and has a high potential for valorization.

L’ingénierie des protéines fonctionnelles est un processus d’amélioration des propriétés physiques ou catalytiques d’enzyme au travers d’approches rationnelles et d'évolution dirigée, aussi bien que la combinaison des deux méthodes. Malgré le progrès de la modélisation moléculaire des protéines, les méthodes de prédiction restent aléatoires et un grand nombre de variantes restent à tester. De ce fait, le développement et l’utilisation d’un système de criblage d’activité de protéines à très haut débit, comme la microfluidique en gouttes, est indispensable. Cette thèse de doctorat présente trois projets d’évolution dirigée de protéines en trois approches différentes avec expression d’enzyme in vitro et in vivo. Les plateformes microfluidiques ont été développées et validées pour chaque projet. De plus, plusieurs banques de variants ont été criblées avec, dans certains cas, isolement de molécules 5-10 fois que le clone parental. / This work describes the development of high-throughput droplet microfluidic platforms fine-tuned for protein of interest and their employment in directed evolution experiments. When not available, fluorogenic assay for monitoring desired enzyme activity (-ies) in droplets was developed. Moreover, the in vivo expression allowed the successive integration of microfluidic modules on the same chip. After a couple of evolution rounds the initial retro-aldolase variant was significantly improved. In other project, to meet industrial requirements a high-throughput screening platform for protease evolution in detergent has been assembled and validated. Two evolution rounds showed the accumulation of a certain pool of beneficial mutations over the selection rounds. The research described in this work highlighted that in vitro expression systems are sensitive to the amount of supplied DNA and reaction conditions. This observation led to the development of a multistep completely in vitro microfluidic platform.

Les récepteurs couplés aux protéines G constituent la plus grande famille de protéines membranaires et interviennent dans de nombreux processus physiologiques. La compréhension de l’interaction ligand-récepteur d’un point de vue mécanistique mais également thérapeutique est cruciale. Appartenant à la famille des récepteurs couplés aux protéines G, les récepteurs de la vasopressine et de l’ocytocine ont été choisis comme modèle d’étude. Ces hormones jouent un rôle important dans la modulation de l’attachement et de l’affect chez les mammifères. Afin d’accélérer la découverte de ligands ocytocinergiques et d’explorer les mécanismes fondamentaux de leurs interactions, nous avons conçu les premiers ligands fluorescents non peptidiques des récepteurs de la vasopressine V1a et de l’ocytocine. Ces ligands ont été utilisés pour développer des tests de liaisons par TR-FRET et démontrer la dimérisation des récepteurs de la vasopressine V1a et V2 sur cellules. Des études autour de petites plates-formes dérivées d’aza-dicétopipérazine ont permis d’accéder à un nouvel antagoniste non peptidique du récepteur de l’ocytocine. L’optimisation de dérivés benzodiazépines ocytocinergiques par des études de relations structure-activité a permis d’identifier les meilleurs agonistes non peptidiques du récepteur de l’ocytocine à ce jour. Une étude in vivo chez la souris et chez le singe est amorcée pour apporter dans un futur, une solution thérapeutique aux problèmes d’interaction sociale en général et d’autisme en particulier. / G protein coupled receptors are the largest membrane protein family and play an important role in a large number ofphysiological processes. The comprehension of the ligand-receptor interaction from a mechanistic point of view but alsofor therapeutic use is crucial. Belonging to the G protein coupled receptors, the oxytocin and vasopressin receptors havebeen used as a model system. These two hormones play an important role in the modulation of attachment and affectin mammals. To accelerate the discovery of new ligands for oxytocin and vasopressin receptors and to explore thefundamental role of their interactions, we designed the first non-peptide fluorescent ligands for oxytocin and vasopressin V1a receptors. These ligands have been used to develop new binding tests based on TR-FRET technology and to prove the V1a and V2 receptor dimerisation. In parallel, we developed a new non-peptide oxytocin antagonist around an aza-diketopiperazine platform. . Optimization of benzodiazepine derivatives enables us to identify the best non peptideoxytocin agonists to date. In vivo studies in mice and monkeys are initiated to bring in the future a therapeuticsolution to social interaction problems in general and autism in particular

La spectroscopie UV-Vis résolue en temps a été appliquée à l'étude de différents systèmes moléculaires dont la photophysique est contrôlée par leur interaction avec l’environnement, mais aussi comme outil pour révéler des interactions moléculaires ou des dynamiques structurelles à des échelles de temps comparativement lentes (sec à min.), en utilisant la microfluidique de gouttes pour déclencher une relaxation structurale par des conditions initiales hors équilibre. J'ai appliqué cette approche selon trois axes allant de 1) l'étude approfondie des propriétés émissives des biosenseurs afin de permettre leur utilisation quantitative dans les études d'interactions biomoléculaires, à 2) le développement d'une approche expérimentale originale pour permettre la résolution la cinétique de relaxation structurelle d'une répartition hors équilibre des structures biomoléculaires, et enfin 3) l'application aux biotechnologies à haut débit de la fluorescence résolue en temps pour des analyses d'interactions biomoléculaires précises et rapides, pertinente à la fois pour les domaines académiques et industriels. / In the context of the present thesis, UV-Vis time-resolved spectroscopy was applied targeting the photophysics investigation of different environmentally sensitive molecular systems, but also as a biosensing approach to reveal molecular interactions or structural dynamics on much slower time scales (sec to min), using droplet microfluidics triggering structural relaxation through out-of-equilibrium initial conditions. I thus investigated on a three-axis-target spanning from 1) the in-depth investigation of the emissive properties of biosensors in order to allow their quantitative use in biomolecular interaction studies, to 2) the development of an original experimental approach to enable resolving the structural relaxation kinetics of an out-of-equilibrium distribution of biomolecular structures, and finally 3) the technological application of time resolved fluorescence for precise, rapid, cost effective, biomolecular interaction assays, appealing both for academic and industrial arenas.

Contexte: Le carcinome hépatocellulaire (CHC) est la plus fréquent des tumeurs primitives du foie. Près de 50% des CHC sont causés par une infection par le virus de l'hépatite B (VHB). Au cours des différents stades de l’infection par le VHB, des multiples altérations génétiques et/ou chromosomiques s'accumulent et favorisent ainsi le développement tumoral. Objectives: a) étudier, in vitro et in vivo, le rôle potentiel d’un nouveau gène susceptible d’être impliqué dans la carcinogénèse hépatique : IRF-2 (Interferon regulatory factor 2). Ce gène a été identifié comme fréquemment délété par analyse CGH-SNP dans les CHC liés à l’infection par le VHB. b) caractériser une série de CHC liés au VHB en étudiant le statut viral, les altérations génétiques et l’expression de différents gènes afin de mieux comprendre le rôle du VHB dans l’hépato-carcinogenèse et comparer ces différents paramètres avec une série de CHC non liés au VHB. Résultats : a) Dans une série de 125 CHC, Sandrine Imbeaud, au sein du laboratoire, a effectué une analyse CGH-SNP microarray et a identifié une région commune de délétion homozygote localisée en 4q34.3-35 comprenant le gène IRF-2 dans 4 échantillons. Nous avons ensuite mis en évidence par séquençage des mutations somatiques inactivatrices dans 2 autres tumeurs. In vitro, la sousexpression d’IRF-2 a entrainé une augmentation de la prolifération cellulaire et sa sur-expression a induit une promotion de l'apoptose cellulaire. In vivo, l’extinction d’IRF-2 était responsable de la formation de tumeurs de grande taille. Les 6 tumeurs inactivées pour IRF-2 étaient associées au VHB (p = 0.0003), et les mutations de TP53 et d’IRF-2 étaient mutuellement exclusives. La sousexpression de IRF-2 induisait une sous-expression de TP53 et une forte corrélation entre les expressions protéiques de p53 et de IRF-2 a été observée (r2 = 0,72, p = 0,004). En plus, on a observé que l’expression des gènes cibles directs de TP53 était modulée par le niveau d‘expression d’IRF-2. Nous avons émise l'hypothèse que IRF-2 pourrait altérer la fonction de p53 car IRF-2 est connue pour se lier à MDM2, un régulateur négatif de l’expression de p53. Le traitement des cellules inactivées pour IRF-2 avec MG132, un inhibiteur du protéasome, a induit la restauration de l'expression de p53. In vivo, le traitement avec bortézomib, un inhibiteur du proteasome utilisé en oncologie, a entrainé une régression des tumeurs inactivées pour IRF-2. b) Nous avons caractérisé sur le plan clinique et moléculaire une série de CHC liés au VHB et, ensuite, nous avons comparé nos résultats avec ceux d’une série de CHC liés à autres étiologies. Nous avons montré que les CHC liés au VHB présentaient des caractéristiques cliniques et pathologiques différentes de celles des CHC non liés au VHB : ils survenaient chez des patients plus jeunes (P < 0.0001), d'origine Africaine ou Asiatique (P < 0.0001), avec un taux sérique d'alpha-foeto protéine élevé (P = 0.008) et étaient sur le plan histologique des tumeurs peu différenciés (P = 0.04). Nous avons identifié des mutations inactivatrices du gène HBX dans 71% des tumeurs et dans 33% des tissus non tumoraux adjacents (P < 0.0001). Dans 63% des cas, le nombre de copies virales dans les tumeurs était plus faible que dans les tissus non tumoraux adjacents (P < 0.0001). Le gène TP53 était le gène le plus fréquemment muté dans les CHC liés au VHB (41%, P = 0.0002), avec des mutations R249S présentes dans 14 échantillons (16%, p < 0.0001). Ce type de mutation est classiquement associé à l'aflatoxine B1. Nous avons observé que les mutations de TP53 étaient un prédicteur indépendant de survie uniquement pour les patients infectés par le VHB. Enfin, ... / Pas de résumé en anglais / Introduzione: Il carcinoma epatocellulare (HCC) è il tumore primitivo più comune del fegato. Nel mondo, quasi il 50% di tutti gli HCC sono causati dal virus dell'epatite B (HBV). Durante le fasi dell’ infezione da HBV, si possono accumulare alterazioni genetiche e / o cromosomiche e quindi promuovere lo sviluppo del tumore. Obiettivi: a) analizzare in vitro e in vivo il ruolo potenziale di un nuovo gene potenzialmente coinvolto nella carcinogenesi epatica: IRF-2 (Interferon regulatory factor 2). Questo gene è stato identificato mediante l’analisi CGH-SNP come frequentemente deleto negli HCC correlati all’ HBV. b) caratterizzare una cohorte di HCC correlati all’HBV studiandone lo stato virale, le alterazioni genetiche e l’espressione di differenti geni al fine di comprendere meglio il ruolo di HBV nella carcinogenesis epatocellulare e confrontare questi parametri con una cohorte di HCC a diversa eziologia. Risultati: a) In laboratorio, Sandrine Imbeaud ha condotto un'analisi SNP-CGH microarray su una cohorte di 125 HCC che ha evidenziato una regione deleta in maniera omozigote localizzata sul braccio lungo del cromosoma 4 (4q34.3-35) in 4 campioni tumorali. La regione comprende un unico gene: IRF2. In altri due campioni sono state identificate mutazioni somatiche inattivatrici mediante sequenziamento della regione codante di IRF-2. In vitro, la soppressione di IRF-2 ha indotto un aumento della proliferazione cellulare, al contrario, la sua sovra-espressione ha causato un aumento dell’apoptosi cellulare. In vivo, la soppressione di IRF-2 è responsabile della formazione di tumori più grandi nei topi nude. I 6 tumori mutati per IRF2 sono tutti correlati all’ HBV (p = 0,0003. Nella cohorte di tumori studiati, le mutazioni di TP53 e di IRF-2 erano vicendevolmente esclusive. Inoltre, la soppressione dell’espressione della proteina IRF-2 induceva una riduzione dell’espressione della proteina p53 ed una stretta correlazione tra l’espressione delle due proteine è stata osservata (r2 = 0,72, p = 0,004). Inoltre, abbiamo dimostrato che il livello di espressione di IRF-2 è in grado di modulare l'espressione di alcuni geni target di TP53. Abbiamo, quindi, ipotizzato che IRF2 possa alterare la funzione di p53. Come è noto IRF2 può legarsi a MDM2, un regolatore negativo di p53 che induce la sua degradazione proteasomica. Il trattamento di cellule inattivate per IRF2 con MG132, un inibitore del proteasoma, induceva il restauro dell’espressione di p53. In vivo, il trattamento con bortezomib, chemioterapico inibitore del proteasoma, ha determinato la regressione del tumore inattivato per IRF2. b) 86 HCC correlati all’HBV sono stati caratterizzati dal punto di vista clinico e molecolare ed in seguito sono stati confrontati una serie di 90 HCC correlati ad altre eziologie. Gli HCC correlati all’HBV hanno delle caratteristiche cliniche e patologiche diverse da quelle degli HCC d’altra eziologia: insorgenza in pazienti più giovani (p <0,0001), di origine africana o asiatica (P <0.0001), alfa-fetoproteina sierica elevata (P = 0.008) e scarsa differenziazione istologica (P = 0,04). Mutazioni inattivatrici del gene HBX sono state identificate nel 71% dei tumori e il 33% dei tessuti non tumorali adiacenti (P <0.0001). Nel 63% dei casi, il numero di copie virali nel tessuto tumorale era inferiore rispetto al tessuto non tumorale adiacente (p <0,0001). Il gene TP53 è stato il gene più frequentemente mutato nella serie di HCC correlati a HBV (41%, p = 0,0002), con una considerevole presenza di mutazioni al codone 249 (R249S) (16%, p <0,0001). Questo tipo di mutazione è associate classicamente all’ aflatossina B1. Abbiamo osservato, inoltre, che TP53 mutato era un predittore indipendente di sopravvivenza solo per i pazienti infetti da HBV. Infine, ...

Ce mémoire de thèse s'inscrit dans le contexte du projet FUTUR financé par l'ANR et concernant le développement de Fonctions optiques pour les Transmissions à très haut débit dans le Réseau coeur et porte sur la génération de sources optiques fibrées très hautes cadences et la caractérisation de fibres optiques microstructurées en verre de Chalcogénure. A cet effet, nous étudions les caractéristiques linéaires et non-linéaires au sein de fibres microstructurées en verre de chalcogénures conçue et réaliser via différentes collaborations dans le cadre du projet de l'ANR FUTUR. Pour cela un grand nombre de méthodes de caractérisations ont été mises au point donnant une comparaison entre une fibre SMF standard et ces fibres microstructurées chalcogénures. Par exemple, un montage interférométrique pour la mesure de la dispersion chromatique pour échantillon court, ou encore de nombreux banc expérimentaux permettant la caractérisation des propriétés non-linéaires de ces fibres (diffusion Raman, diffusion Brillouin, Coefficient non linéaire Kerr...). La seconde partie de ce mémoire présente la mise au point de méthode de conversion d'un battement sinusoïdal en un train d'impulsions hautement cadencé. Il est montré dans ce manuscrit que cette technique a été exploitée au plus prêt de ses limites, par l'obtention d'impulsions extrêmement courtes et par des débits très élevés. Les trains d'impulsions à très hautes cadences ont été caractérisés par un dispositif expérimental SHG-FROG. Une démonstration de la multiplication du débit par deux a été démontrée par l'effet Talbot. / This memory of thesis s' registered voter in the context of the FUTUR project financed by l'ANR and concerning the development of optical finctions fot the high bit-rate transmissions in the Network heart and carries on very high rates optical fibers sources generation and the optical chalcogenide microstructured fiber charaterization. For this purpose, we study the linear and non-linear characteristics of microstructured chalcogenide fibers conceived and realized in various collaborations within the framework of the ANR FUTUR project. For that a great number of characterizations methods were developed giving a comparison between a standard single mode fiber and there microstructured chalcogenide fibers. For exemple, an interferometric setup for the chromatic dispersion measurement for short sample, or many experimental setup allowing the nonlinear properties characterizations as of these fibers (Raman scattering, nonlinear Kerr Coefficient). The second part of this memory presents the settling of sinusoidal beat conversion into a high bit rate generation method. It is shown in this manuscript that this technique was exploited with readiest of its limits, by obtaining extremely short pulses and by very high bit-rate. The pulses train at very high rates were characterized by an experimental device SHG-FROG. A demonstration of the multiplication of the bit-rate by two at summer shown by Talbot effect.

Ce mémoire de thèse présente les travaux effectués pour la réalisation de sources optiques fibrées d’impulsions picosecondes cadencées à 40 GHz dans la bande C des télécommunications. Dans une première partie, nous présentons des études numériques et expérimentales mises en place pour la génération d’un train d’impulsions cadencé à 40 GHz par la compression non-linéaire d’un battement sinusoïdal via un processus de mélanges à quatre ondes multiples. Afin d’obtenir des impulsions stables, le battement sinusoïdal initial est obtenu par la modulation en intensité d’un signal continu grâce à un modulateur Mach-Zehnder piloté au point nul de transmission. Nous démontrons également l’amélioration de la qualité des impulsions générées par la suppression de la diffusion Brillouin stimulée grâce à la mise en place d’isolateurs optiques dans la ligne fibrée de la source. Nous présentons ensuite la génération d’impulsions ultra-courtes grâce à un compresseur non-linéaire composé de quatre étages fibrés. Le train d’impulsions obtenu est alors codé puis multiplexé jusqu’à un débit optique de 160 Gbit/s. Dans la dernière partie, nous présentons les démarches mises en place en vue d’un transfert technologique, telles que la réalisation d’un prototype de la source, la recherche d’antériorité et l’étude de marché. / This thesis presents the work carried out on the realization of fibered 40-GHz picosecond optical pulse sources in the telecommunications C-band. In the first part, we present a numerical and experimental study of the generation of 40-GHz pulse trains thanks to the nonlinear compression of an initial beat-signal by multiple Four-Wave Mixing process. Enhanced temporal stability is achieved by generating the sinusoidal beating thanks to a Mach-Zehnder modulator driven at its zero-transmission working point. In order to improve the quality of the generated pulses, we also demonstrate the suppression of stimulated Brillouin back-scattering by inserting several optical isolators into the compression line. In the next part, we present the generation of low duty-cycle pulse trains by using a nonlinear compressor line based on 4 segments of fiber. The generated pulse trains have been encoded and then multiplexed to achieve a high bit rate signal (160 Gb/s). In the last part, we present the technology transfer steps of this optical source, such as creating a prototype of the source, prior art search and market research.

La symbiose mycorhizienne à arbuscules, dont l’apparition est conjointe à celle des plantes terrestres il y a 460 millions d’années, est une association mutualiste à bénéfices réciproques qui s’instaure entre la plupart des plantes terrestres, y compris celles cultivées, et des microorganismes ubiquitaires du sol que sont les champignons mycorhiziens à arbuscules (CMA, phylum des Glomeromycota). Lors cette symbiose, le fort potentiel d’amélioration de la nutrition minérale des plantes, et donc de la production végétale, est un atout dans le contexte mondial actuel d’augmentation de la demande de la production agricole. Afin d’optimiser les services écosystémiques des CMA dans les écosystèmes et en particulier les agroécosystèmes, la maîtrise de cette symbiose en ingénierie écologique nécessite la compréhension des mécanismes complexes qui régissent la dynamique de cette symbiose dans ces écosystèmes. Pour cela, nous avons étudié la diversité des communautés et des populations de CMA dans les agroécosystèmes à différentes échelles spatiales et sous l’influence de différentes pratiques culturales par des techniques d’empreintes moléculaires: séquençage haut-débit et polymorphisme de longueur de fragments de restriction. Les résultats obtenus montrent que la structuration de la diversité des CMA est influencée par le type d’usage de sol (prairie vs. culture), les pratiques culturales (retournement du sol, fertilisation et système de culture) ainsi que par les facteurs abiotiques (e.g. pH du sol). En conclusion, ces différents facteurs sont à prendre en compte dans l’optimisation des services écosystémiques des CMA. / The arbuscular mycorrhizal symbiosis, which appeared at the same time as land plants, 460 million years ago, is a mutualistic beneficial association between most land plants, including those cultivated, and arbuscular mycorrhizal fungi (AMF). AMF, from the Glomeromycota phylum, are widespread soil microorganisms needing a photosynthetic host to complete their life cycle (obligate symbionts). The great potential of plant mineral nutrition improvement and crop production increased during this symbiosis, make AMF an asset in the context of an increase in the demand of world food crop production. The control of that symbiosis by ecology engineering in order to improve ecosystem services, especially in agroecosystems, needs to better understand the mechanisms regulating its dynamic. Therefore, we studied community and population diversity of AMF under influences of different agricultural practices at several spatial scales using genetic fingerprinting methods: high-throughput sequencing and restriction fragment length polymorphism. Results show that AMF diversity is structured by land use type (grassland vs. arable fields), cultural practices (soil disturbance, fertilizations, culturing systems) as well as environmental factors (e.g. soil pH). In conclusion, those different factors have to taken in account in AMF ecosystemic service managing.

La co-culture d’amibes est utilisée afin d’isoler des microorganismes. Ainsi le premier virus géant,fut découvert. Cependant, les méthodes de culture sur protozoaires sont délicates et fastidieuses. De ce fait, le développement de ces cultures représente une difficulté pour les microbiologistes, limitant ainsi l’analyse d’un nombre important d’échantillons et la caractérisation de nouveaux virus. De nouvelles stratégies et des améliorations des modèles actuels sont donc nécessaires. Notre travail a été de développer de nouvelles stratégies permettant l’isolement de microorganismes associés aux amibes. Dans la 1ere partie nos travaux ont permis une amélioration des cultures avec le développement de nouveaux milieux de culture et l’utilisation ciblée d’antimicrobiens.La clé de ces stratégies est l’association des techniques rapides aux étapes améliorées de culture et leur application à un large panel de protozoaires pouvant abriter des microorganismes. Les résultats ont permis le développement d’un système d’isolement à haut débit très efficace. Nous avons notamment mis au point des techniques de tri de virus géants par cytométrie.Dans la seconde partie, nos travaux ont porté sur la description et la caractérisation des nouveaux isolats.Les résultats obtenus démontrent l’importance de poursuivre l’isolement et la caractérisation de ces microorganismes afin de mieux appréhender l’évolution de ces microorganismes, leur biotope et leur pathogénicité.De nouveaux outils sont nécessaires,notre manque d’imagination et l’absence de systèmes automatisés seront les limites aux nouvelles stratégies dans le monde de la microbiologie. / Amoebae are predators without distinction and they can also act as hosts to several different microorganisms that may coexist simultaneously. Some protozoa are sources of human pathogens where they act as reservoir of any human pathogens like Legionellae, Chlamydiaceae and others. In addition, the first giant virus, Acanthamoeba Polyphaga imivirus, was discovered using Amoeba as cell host. Since then, many other giant viruses have been isolated. For decades, amoebae were used as cell hosts in the culture- based process to isolate microorganisms, and allowed to recover new giant viruses and bacterial species from human and environmental samples. In contrast the co-culture system with protozoa is tedious and fastidious. Microbiologists are limited to routine culture methods, limiting by this the speed of screening potential samples and the efficiency of yielding new isolates. Much effort and improvement were needed. Our work consisted in the development of new strategies and techniques for the isolation of new microorganisms associated to protozoa. In the first part of this work, we described, all the improvements we brought to the protists culture system for the isolation of intracellular microorganisms especially giant viruses and Chlamydiaceae. Major improvements were based on modified culture enrichment steps, adapted culture media, and targeted use of specific drugs. The key of this new strategy was the implementation of high-throughput technologies to the ameliorated culture based systems, and the application of this later to a wide panel of protozoa used as potential host cells. These presented advances and strategies demonstrated significant time saving, and higher sensitivity than older techniques, they considerably increased the potential of collecting new environmental or clinical isolates and also new undiscovered microorganisms especially new giant virus familiesand particular Chlamydiaceae associated to amoebae. We continued to ameliorate the efficiency of the flow cytometric technology by reviewing its contributions to the virology field, then by applying it to the isolation system by sorting the new isolates as a new strategy for better genomic and proteomic analysis. In the second part of this work, we focused on the characterization of new isolates at the level of developmental cycle and genomic description. We used electron microscopy, and genome sequencing as main tools to describe our newly isolated giant viruses but also report new species of Chlamydiaceae and managed to decipher Chlamydiaceae species with a host dependent replication cycle, an issue that has not, thus far, been observed in protozoa-associated Chlamydiaceae. The strategies and results described herein show the importance of pursuing the isolation of new associatedamoebal microorganisms in order to give rise to new insights into the evolution of these microorganisms, their respective biotopes, and their potential or hidden pathogenicity. The more we need to search the more tools are needed, only our lack of imagination and appropriate automated systems will put limits on any needed strategy in the field of microbiology.